Riscaldatore a induzione a vortice fatto in casa da un inverter di saldatura

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Gli elettrodomestici che riscaldano con l'elettricità anziché con il gas sono sicuri e convenienti. Tali riscaldatori non producono fuliggine e odori sgradevoli, ma consumano una grande quantità di elettricità. Un'ottima via d'uscita è assemblare un riscaldatore a induzione con le tue mani. Ciò consente di risparmiare denaro e contribuisce al bilancio familiare. Esistono molti schemi semplici in base ai quali l'induttore può essere assemblato in modo indipendente.

Per facilitare la comprensione dei circuiti e il corretto montaggio della struttura, sarà utile approfondire la storia dell'energia elettrica. I metodi per riscaldare le strutture metalliche mediante la corrente della bobina elettromagnetica sono ampiamente utilizzati in produzione industriale di elettrodomestici - caldaie, stufe e stufe. Si scopre che puoi realizzare un riscaldatore a induzione funzionante e durevole con le tue mani.

Il principio di funzionamento dei dispositivi

Il principio di funzionamento dei dispositivi

Il famoso scienziato britannico del 19° secolo Faraday ha trascorso 9 anni a fare ricerche per convertire le onde magnetiche in elettricità. Nel 1931 fu finalmente fatta una scoperta, chiamata induzione elettromagnetica. L'avvolgimento del filo della bobina, al centro del quale è presente un nucleo di metallo magnetico, crea un campo magnetico sotto il potere della corrente alternata. Sotto l'azione dei flussi a vortice, il nucleo si riscalda.

La scoperta di Faraday iniziò ad essere utilizzata sia nell'industria che nella produzione di motori e riscaldatori elettrici fatti in casa. La prima fonderia basata su un induttore a vortice fu aperta nel 1928 a Sheffield. Successivamente, secondo lo stesso principio, le officine delle fabbriche furono riscaldate e per riscaldare l'acqua, le superfici metalliche, gli intenditori assemblarono un induttore con le proprie mani.

Lo schema del dispositivo di quel tempo è valido oggi. Un classico esempio è una caldaia a induzione, che comprende:

• nucleo metallico;
• telaio;
• isolamento termico.

Le caratteristiche del circuito per l'accelerazione della frequenza della corrente sono le seguenti:

• la frequenza industriale di 50 Hz non è adatta per dispositivi fatti in casa;
• il collegamento diretto dell'induttore alla rete porterà a ronzio e basso riscaldamento;
• il riscaldamento effettivo viene effettuato a una frequenza di 10 kHz.

Montaggio secondo schemi

Chiunque abbia familiarità con le leggi della fisica può assemblare un riscaldatore induttivo con le proprie mani. La complessità del dispositivo varierà dal grado di preparazione ed esperienza del maestro.

Ci sono molti video tutorial, in seguito ai quali puoi creare un dispositivo efficace. È quasi sempre necessario utilizzare i seguenti componenti di base:

• filo di acciaio con un diametro di 6-7 mm;
• filo di rame per l'induttore;
• rete metallica (per trattenere il filo all'interno della custodia);
• adattatori;
• tubi per il corpo (in plastica o acciaio);
• inverter ad alta frequenza.

Questo sarà sufficiente per assemblare una bobina a induzione con le tue mani, ed è lei che è al centro dello scaldabagno istantaneo. Dopo aver preparato gli elementi necessari puoi andare direttamente al processo di fabbricazione del dispositivo:

• tagliare il filo in spicchi di 6-7 cm;
• coprire l'interno del tubo con una rete metallica e riempire il filo fino in cima;
• analogamente chiudere l'apertura del tubo dall'esterno;
• avvolgere il filo di rame attorno alla custodia di plastica almeno 90 volte per la bobina;
• inserire la struttura nell'impianto di riscaldamento;
• mediante un inverter, collegare la bobina alla rete elettrica.

Secondo un algoritmo simile, puoi facilmente assemblare una caldaia a induzione, per la quale dovresti:

• tagliare pezzi grezzi da un tubo d'acciaio 25 per 45 mm con una parete non più spessa di 2 mm;
• saldarli insieme, collegandoli con diametri più piccoli;
• saldare coperchi in ferro alle estremità e praticare fori per tubi filettati;
• realizzare un supporto per una stufa a induzione saldando due angoli su un lato;
• inserire il piano nel supporto dagli angoli e collegarlo alla rete elettrica;
• aggiungere liquido di raffreddamento al sistema e accendere il riscaldamento.

Molti induttori funzionano con una potenza non superiore a 2 - 2,5 kW. Tali riscaldatori sono progettati per una stanza di 20 - 25 m²

Se il generatore viene utilizzato in un servizio di auto, puoi collegarlo a una saldatrice, ma è importante considerare alcune sfumature:

• Hai bisogno di AC, non DC come un inverter. La saldatrice dovrà essere esaminata per la presenza di punti in cui la tensione non ha una direzione diretta.
• Il numero di giri di un filo di sezione maggiore viene selezionato mediante un calcolo matematico.
• Sarà necessario il raffreddamento degli elementi di lavoro.

Sul principio del riscaldamento induttivo

Per prima cosa, spieghiamo come funzionano i riscaldatori elettrici a induzione. La corrente alternata, passando attraverso le spire della bobina, forma un campo elettromagnetico attorno ad essa. Se un nucleo metallico magnetico viene posizionato all'interno dell'avvolgimento, verrà riscaldato da correnti parassite che si formano sotto l'influenza del campo. Questo è l'intero principio.

L'elemento riscaldante stesso è chiamato induttore ed è la parte principale dell'installazione. Nelle caldaie per riscaldamento, è un tubo di acciaio con all'interno un liquido di raffreddamento e nelle stufe da cucina è una serpentina piatta il più vicino possibile al piano di cottura, come mostrato nella foto sotto.

La seconda parte riscaldatore a induzione - diagramma, aumentando la frequenza della corrente. Il punto è che la tensione frequenza industriale 50 Hz inadatto a tali dispositivi. Se colleghi direttamente l'induttore alla rete, inizierà a ronzare fortemente e riscalda leggermente il nucleo e insieme agli avvolgimenti. Per convertire efficacemente l'elettricità in calore e trasferirla completamente al metallo, la frequenza deve essere aumentata ad almeno 10 kHz, come fa il circuito elettrico.

Quali sono i reali vantaggi delle caldaie a induzione rispetto agli elementi riscaldanti e alle caldaie a elettrodi:

1. Una parte che riscalda l'acqua è un semplice pezzo di tubo che non partecipa ai processi elettrochimici (come nei generatori di calore a elettrodi).Pertanto, la durata dell'induttore è limitata solo dalle prestazioni della bobina e può raggiungere i 10-20 anni.
2. Per lo stesso motivo, l'elemento è ugualmente "amico" con tutti i tipi di liquidi di raffreddamento: acqua, antigelo e persino olio motore, non c'è differenza.
3. L'interno dell'induttore non è coperto di calcare durante il funzionamento.

Pro e contro dei dispositivi a induzione per il riscaldamento dell'acqua

Il dispositivo ha un design abbastanza semplice e non necessita di documenti speciali che ne consentano l'utilizzo e l'installazione. Lo scaldabagno a induzione ha un alto grado di efficienza e un'affidabilità ottimale per l'utente. Quando lo si utilizza come caldaia per il riscaldamento, non è nemmeno necessario installare una pompa, poiché l'acqua scorre attraverso i tubi per convezione (quando riscaldato, il liquido si trasforma praticamente in vapore).

Inoltre, il dispositivo presenta una serie di vantaggi, che lo distinguono da altri tipi di scaldabagni. Quindi, riscaldatore a induzione:

Nei riscaldatori a induzione, l'acqua diventa calda a causa del tubo attraverso il quale scorre, e quest'ultimo viene riscaldato a causa della corrente di induzione creata dalla bobina.

• molto più economico delle loro controparti, un tale dispositivo può essere facilmente assemblato in modo indipendente;
• completamente silenzioso (sebbene la bobina vibri durante il funzionamento, questa vibrazione non è percepibile da una persona);
• vibra durante il funzionamento, per cui sporco e incrostazioni non si attaccano alle pareti e quindi non necessita di pulizia;
• dispone di un generatore di calore facilmente sigillabile grazie al principio di funzionamento: il liquido di raffreddamento è all'interno dell'elemento riscaldante e l'energia viene trasferita al riscaldatore attraverso un campo elettromagnetico, non sono necessari contatti; pertanto, non saranno necessarie gomme sigillanti, guarnizioni e altri elementi che possono deteriorarsi o perdere rapidamente;
• semplicemente non c'è nulla da rompere nel generatore di calore, poiché l'acqua è riscaldata da un normale tubo, che non è in grado di deteriorarsi o bruciarsi, a differenza di un elemento riscaldante;

Non dimenticare che la manutenzione di un riscaldatore a induzione sarà molto più economica di una caldaia o di una caldaia a gas. Il dispositivo ha un minimo di parti che non si guastano quasi mai.

Nonostante l'enorme numero di vantaggi, lo scaldabagno a induzione presenta una serie di svantaggi:

• il primo e più doloroso per i proprietari è la bolletta della luce; il dispositivo non può essere definito economico, quindi devi pagare una discreta quantità di tempo per il suo utilizzo;
• in secondo luogo, il dispositivo diventa molto caldo e riscalda non solo se stesso, ma anche lo spazio circostante, quindi è meglio non toccare il corpo del generatore di calore durante il suo funzionamento;
• in terzo luogo, il dispositivo ha un'efficienza e una dissipazione del calore estremamente elevate, pertanto, durante l'utilizzo, assicurarsi di installare un sensore di temperatura, altrimenti il ​​sistema potrebbe esplodere.

Vantaggi delle unità di tipo a induzione

Gli indubbi vantaggi di questo tipo di dispositivi per il riscaldamento domestico includono le seguenti caratteristiche:

• efficienza - la trasformazione dell'energia elettrica in calore avviene quasi completamente senza perdite significative;
• facilità d'uso: non è richiesta una manutenzione costante di unità di questo tipo;
• dimensioni compatte: gli scaldacqua a induzione sono di piccole dimensioni, possono essere installati nell'impianto di riscaldamento in quasi tutte le stanze;
• silenziosità durante il funzionamento: questa apparecchiatura funziona abbastanza silenziosamente, non si verificano rumori durante il suo funzionamento;
• lunga durata: le unità a induzione sono durevoli, possono funzionare ininterrottamente per 30 anni o più;
• elevate prestazioni ambientali - non si verificano emissioni nocive durante il funzionamento del dispositivo, non sono necessari un camino e un sistema di ventilazione.

Molte persone pensano che le caldaie a induzione siano molto più redditizie di altre opzioni di riscaldamento domestico. E rispetto alle apparecchiature dotate di elementi riscaldanti, il tempo di riscaldamento di queste unità è quasi due volte più veloce. A causa della costante circolazione e vibrazione del liquido, non si formano incrostazioni nei tubi e all'interno del dispositivo, il che facilita notevolmente la manutenzione e la cura dell'impianto di riscaldamento.

Aspetto delle caldaie a induzione

Ma questo tipo di dispositivo presenta anche alcuni svantaggi. E lo svantaggio principale è che le apparecchiature a induzione sono piuttosto costose in termini di costi. Ma puoi provare a realizzare un tale riscaldatore per riscaldare la casa da solo.

Consiglio. Se hai determinate abilità e conoscenze tecniche, puoi assemblare un riscaldatore a induzione per la tua casa con le tue mani. Ma prima di procedere con il processo di assemblaggio del dispositivo, devi prima valutare realisticamente le tue capacità ed esperienza nella creazione di tali unità, poiché non è così facile realizzarle.

Opzioni per dispositivi fatti in casa

Su Internet c'è un numero sufficiente di vari design creati per vari scopi. Prendi un riscaldatore a induzione di piccole dimensioni realizzato con un alimentatore per computer da 250-500 W. Il modello mostrato in foto sarà utile al comandante in garage o servizio auto per la fusione di tondini di alluminio, rame e ottone.

Ma per il riscaldamento degli ambienti, il design non è adatto a causa della bassa potenza. Ci sono due opzioni reali su Internet, i cui test e il cui lavoro sono filmati in video:

• uno scaldabagno costituito da un tubo in polipropilene alimentato da un inverter di saldatura o da un pannello da cucina a induzione;
• caldaia in acciaio con riscaldamento dallo stesso piano cottura.

Ora diamo un'occhiata più da vicino a come sono realizzati i riscaldatori a induzione fai-da-te e, soprattutto, come funzionano.

Produciamo un elemento riscaldante da un tubo

Se sei stato strettamente coinvolto nella ricerca di informazioni su questo argomento, probabilmente ti sei imbattuto in questo design, dal momento che il maestro ha pubblicato il suo assemblaggio sulla popolare risorsa video di YouTube. Successivamente, molti siti hanno pubblicato versioni testuali della produzione di questo induttore sotto forma di istruzioni dettagliate. In breve, il riscaldatore è fatto in questo modo:

1. All'interno di un tubo in polipropilene con un diametro di 40 mm e una lunghezza di 50 cm, si incontrano spazzole metalliche per lavare i piatti (puoi tagliare filo - vergella). Devono essere attratti da un magnete.
2. I rami con filettature sono saldati al tubo per il collegamento alla rete di riscaldamento.
3. All'esterno, 4-5 aste di textolite sono incollate lungo il corpo. Su di essi è avvolto un filo con una sezione trasversale di 1,7-2 mm² con isolamento in vetro, che viene utilizzato nei trasformatori di saldatura.
4. Il piano viene smontato e l'induttore a forma piatta "nativo" viene smontato. Invece, è collegato un riscaldatore fatto in casa dal tubo.

Come puoi immaginare, il ruolo dell'elemento riscaldante qui è svolto da spazzole metalliche situate nel campo magnetico alternato della bobina. Se si avvia il piano cottura al massimo, facendo passare contemporaneamente acqua corrente attraverso una caldaia improvvisata, sarà possibile riscaldarla di 15-20 ° C, come dimostrato dai test dell'unità.

Poiché la potenza della maggior parte delle cucine a induzione è compresa tra 2 e 2,5 kW, utilizzando un generatore di calore è possibile riscaldare ambienti con una superficie totale non superiore a 25 m². C'è un modo per aumentare il calore collegando l'induttore alla saldatrice, ma qui ci sono alcune difficoltà:

1. L'inverter produce una corrente continua, ma è necessaria una alternata. Per collegare il riscaldatore ad induzione, sarà necessario smontare il dispositivo e trovare i punti dello schema dove la tensione non è stata ancora rettificata.
2. È necessario prendere un filo di sezione maggiore e selezionare il numero di giri mediante calcolo. In opzione, filo di rame Ø1,5 mm in isolamento smaltato.
3. Sarà necessario organizzare il raffreddamento dell'elemento.

L'autore dimostra il controllo delle prestazioni di uno scaldabagno a induzione nel suo video qui sotto. I test hanno dimostrato che l'unità deve essere migliorata, ma il risultato finale, purtroppo, è sconosciuto. Sembra che l'artigiano abbia lasciato il progetto incompiuto.

Da un inverter di saldatura

L'opzione economica più semplice consiste nel produrre un riscaldatore a induzione utilizzando un inverter per saldatura:

1. Per fare questo, prendiamo un tubo polimerico, le sue pareti devono essere spesse. Dalle estremità montiamo 2 valvole e colleghiamo il cablaggio.
2. Riempiamo il tubo con pezzi (diametro 5 mm) di filo metallico e montiamo la valvola superiore.
3. Successivamente, facciamo 90 giri attorno al tubo con filo di rame, otteniamo un induttore. L'elemento riscaldante è un tubo, il generatore è una saldatrice.
4. Lo strumento deve essere in modalità AC ad alta frequenza.
5. Colleghiamo il filo di rame ai poli della saldatrice e controlliamo il lavoro.

Funzionando come un induttore, verrà irradiato un campo magnetico, mentre le correnti parassite riscalderanno il filo tagliato, che porterà all'ebollizione dell'acqua in un tubo polimerico.

Istruzioni per la produzione

Progetti

Figura 1. Schema elettrico del riscaldatore a induzione

Figura 2. Dispositivo.

Figura 3. Schema di un semplice riscaldatore a induzione

Per la fabbricazione del forno avrai bisogno dei seguenti materiali e strumenti:

• saldatore;
• saldare;
• tavola di textolite.
• mini trapano.
• radioelementi.
• pasta termica.
• reagenti chimici per incisione su cartone.

Aggiuntivo materiali e loro caratteristiche:

1. Per realizzare una bobina che emetta un campo magnetico alternato necessario per il riscaldamento, è necessario preparare un pezzo di tubo di rame con un diametro di 8 mm e una lunghezza di 800 mm.
2. I potenti transistor di potenza sono la parte più costosa di una configurazione a induzione fatta in casa. Per montare il circuito del generatore di frequenza, è necessario preparare 2 di questi elementi. Per questi scopi sono adatti transistor di marche: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Nella fabbricazione del circuito vengono utilizzati 2 transistor ad effetto di campo identici tra quelli elencati.
3. Per la fabbricazione di un circuito oscillatorio saranno necessari condensatori ceramici con una capacità di 0,1 mF e una tensione operativa di 1600 V. Affinché si formi una corrente alternata ad alta potenza nella bobina, sono necessari 7 condensatori di questo tipo.
4. Durante il funzionamento di un tale dispositivo a induzione, i transistor ad effetto di campo diventeranno molto caldi e se i radiatori in lega di alluminio non sono collegati ad essi, dopo alcuni secondi di funzionamento alla massima potenza, questi elementi si guasteranno. I transistor devono essere posizionati su dissipatori di calore attraverso un sottile strato di pasta termica, altrimenti l'efficienza di tale raffreddamento sarà minima.
5. I diodi utilizzati nel riscaldatore a induzione devono essere ad azione ultrarapida. Il più adatto per questo circuito, diodi: MUR-460; UV-4007; LEI-307.
6. Resistori utilizzati nel circuito 3: 10 kOhm con una potenza di 0,25 W - 2 pezzi. e 440 ohm di potenza - 2 watt. Diodi Zener: 2 pz. con una tensione di esercizio di 15 V. La potenza dei diodi zener deve essere di almeno 2 watt. Con induzione viene utilizzata un'induttanza per il collegamento alle uscite di potenza della bobina.
7. Per alimentare l'intero dispositivo è necessario un alimentatore con capacità fino a 500 W. e una tensione di 12 - 40 V. Puoi alimentare questo dispositivo da una batteria per auto, ma non sarai in grado di ottenere le letture di potenza più elevate a questa tensione.

Il processo stesso di produzione di un generatore elettronico e di una bobina richiede un po' di tempo e viene eseguito nella seguente sequenza:

1. Una spirale con un diametro di 4 cm è composta da un tubo di rame. Per fare una spirale, un tubo di rame deve essere avvolto su un'asta con una superficie piana con un diametro di 4 cm. La spirale deve avere 7 giri che non devono toccarsi . Gli anelli di montaggio sono saldati alle 2 estremità del tubo per il collegamento ai radiatori a transistor.
2. Il circuito stampato è realizzato secondo lo schema.Se è possibile fornire condensatori in polipropilene, a causa del fatto che tali elementi hanno perdite minime e un funzionamento stabile a grandi ampiezze di fluttuazioni di tensione, il dispositivo funzionerà in modo molto più stabile. I condensatori nel circuito sono installati in parallelo, formando un circuito oscillatorio con una bobina di rame.
3. Il riscaldamento del metallo avviene all'interno della bobina, dopo che il circuito è stato collegato a un alimentatore oa una batteria. Quando si riscalda il metallo, è necessario assicurarsi che non vi sia un cortocircuito degli avvolgimenti della molla. Se tocchi contemporaneamente il metallo riscaldato 2 giri della bobina, i transistor si guastano all'istante.

Caratteristiche operative

L'assemblaggio del riscaldatore fatto in casa è solo metà della battaglia

Altrettanto importante è il corretto funzionamento della struttura risultante. Inizialmente, ciascuno di questi dispositivi rappresenta un certo pericolo, poiché non è in grado di controllare autonomamente il livello di riscaldamento del liquido di raffreddamento. A questo proposito, ogni riscaldatore richiede una certa raffinatezza, ovvero l'installazione e il collegamento di dispositivi di controllo e automatici aggiuntivi.

A questo proposito, ogni riscaldatore richiede una certa raffinatezza, ovvero l'installazione e il collegamento di dispositivi di controllo e automatici aggiuntivi.

Innanzitutto, l'uscita del tubo è dotata di un set standard di dispositivi di sicurezza: una valvola di sicurezza, un manometro e un dispositivo per lo sfiato dell'aria. Va ricordato che gli scaldacqua a induzione funzioneranno normalmente solo se c'è una circolazione forzata dell'acqua.Un circuito gravitazionale porterà molto rapidamente al surriscaldamento dell'elemento e alla distruzione del tubo di plastica.

Per evitare tali situazioni, nel riscaldatore è installato un termostato, collegato a un dispositivo di arresto di emergenza. Ingegneri elettrici esperti utilizzano a tale scopo termostati con sensori di temperatura e relè che spengono il circuito quando il liquido di raffreddamento raggiunge la temperatura impostata.

I progetti fatti in casa sono caratterizzati da un'efficienza piuttosto bassa, poiché invece del libero passaggio c'è un ostacolo nel percorso dell'acqua sotto forma di particelle di filo. Coprono quasi completamente il tubo, causando una maggiore resistenza idraulica. In situazioni di emergenza sono possibili danni e rotture della plastica, dopodiché l'acqua calda porterà sicuramente a un cortocircuito. Tipicamente, questi riscaldatori vengono utilizzati in piccoli ambienti come sistema di riscaldamento aggiuntivo durante la stagione fredda.

L'utilizzo di bobine ad induzione al posto dei tradizionali elementi riscaldanti negli impianti di riscaldamento ha permesso di aumentare notevolmente l'efficienza delle unità con un minor consumo di energia elettrica. I riscaldatori a induzione sono apparsi in vendita relativamente di recente, inoltre, a prezzi piuttosto elevati. Pertanto, gli artigiani non hanno lasciato questo argomento senza attenzione e hanno capito come realizzare un riscaldatore a induzione da un inverter di saldatura.